В.М. САЛТЫКОВ
А.В. САЛТЫКОВ
Н.В. САЙДОВА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
(ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ)
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2007
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" |
В.М. САЛТЫКОВ
А.В. САЛТЫКОВ
Н.В. САЙДОВА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
(ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ)
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Самара
Самарский государственный технический университет
2007
УДК 621.311.1
С 16
Р е ц е н з е н т: Заведующий кафедрой Электроснабжение
промышленных предприятий
д.т.н., профессор Зимин Л.С.
Салтыков В.М.
С 16 Электромагнитная совместимость в электроэнергетике (источники электромагнитных полей и их влияние): учеб. пособ. / В.М. Салтыков, А.В. Салтыков, Н.В. Сайдова. Самара. Самар. гос. техн. ун-т, 2007 - 170 с.: ил.
ISBN 978-5-7964-1043-1
В учебном пособии приведены основные понятия и определения электромагнитной совместимости, электромагнитного влияния, электромагнитных помех, помехоустойчивости, помехоподавления; экономические аспекты электромагнитной совместимости; нормирование электромагнитных полей; природа, виды источников электромагнитных полей и помех в городах, в энергетических установках и средствах автоматизации; биологическое влияние электромагнитного поля на человека и окружающую среду; условия помехоустойчивости чувствительных элементов в устройствах электроэнергетики; мероприятия по защите от влияния электромагнитных полей.
Учебное пособие предназначено для студентов электроэнергетических специальностей дневного и заочного обучения, магистров, а также может быть полезна аспирантам по специальностям 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы", 05.14.02 – «Электростанции и электроэнергетические системы» и др.
Пособие может быть также полезно для инженерно-технических работников и специалистов, занимающихся электромагнитной совместимостью систем электроснабжения, энергетических установок, аппаратов и устройств, проблемами экологии, безопасности жизнедеятельности на промышленных предприятиях и в городах.
УДК 621.311.1
С 16
ISBN 978-5-7964-1043-1 В.М. Салтыков, А.В. Салтыков,
Н.В. Сайдова, 2007
Самарский государственный
технический университет, 2007
Введение
Нашу планету постоянно пронизывают потоки электромагнитных полей и излучений. Электромагнитные поля и излучения воздействуют на окружающую среду, человека, электротехнические устройства и т.д., что создает проблему электромагнитной совместимости (ЭМС).
Электромагнитные поля и излучения обусловлены как естественными, так и искусственными причинами. К естественным источникам полей относятся: электрическое и магнитное поле Земли, радиоизлучения Солнца и галактик, разряды статического электричества между предметами, получившими заряды противоположной полярности, и мощные электромагнитные импульсы, возникающие при грозовых разрядах. Напряженность электрического поля у поверхности Земли [1,2] составляет примерно 3 В/м, увеличиваясь до нескольких кВ/м под грозовым облаком. Постоянное магнитное поле Земли имеет напряженность около 0,2 А/м, увеличиваясь в несколько сотен раз при геомагнитных возмущениях. Главный разряд молнии сопровождается импульсами тока амплитудой до нескольких сотен килоампер (кА), создавая вблизи канала разряда магнитные поля напряженностью порядка 105 А/м и выше.
К искусственным источникам полей относятся разнообразные электроэнергетические, электротехнические, радиотехнические и иные устройства, использующие электрическую энергию в быту, на производстве, для целей телекоммуникаций и т.д. В результате в окружающем пространстве возникает искусственный (анропогенный) электромагнитный фон, включающий в себя поля промышленной частоты, высоких и сверхвысоких частот, импульсных и переходных процессов. Частотный диапазон искусственных электромагнитных полей достаточно широк и составляет от 5 Гц до 300 ГГц.
По величинам напряженностей электромагнитного поля искусственный электромагнитный фон может значительно превышать естественный электромагнитный фон Земли, причем за последнее десятилетие суммарный уровень электромагнитный полей искусственного происхождения увеличился в среднем на 5 порядков.
В формирование электромагнитной окружающей обстановки существенный вклад вносят: воздушные линии электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения, системы электроснабжения (СЭС); разряды статического электричества производственного происхождения; мощные промышленные электроустановки и распределительные устройства (РУ); электрофицированный транспорт; системы зажигания двигателей внутреннего сгорания; радиолокационные устройства, радио– и телепередатчики; мобильная телефонная связь; бытовые элетротехнические установки и устройства; микроволновые печи т. д.
По мере расширения применения разнообразных электро– и радиоприборов, возрастания их мощности, окружающие электрические, магнитные и электромагнитные поля становятся все более интенсивными и разнообразными по своим характеристикам.
В электроэнергетике длительное время актуальными были и продолжают оставаться проблемы борьбы с радиопомехами; защиты изоляции электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений; повышения качества электроэнергии, т.е. обеспечения электромагнитной совместимости системы электроснабжения и электрооборудования для кондуктивных электромагнитных помех, распространяющихся по электрической сети [3, 4].
В настоящее время все большее значение приобретают и другие аспекты обеспечения электромагнитной совместимости, такие как, ослабление электромагнитных полей, т.е. снижение электромагнитных помех; затруднение проникновения помех в прибор через сеть питания, корпус, систему заземления, сигнальные вводы; рациональное построение схем и конструкций приборов и функциональных связей между ними; сохранения помехоустойчивости и т.д.
В последнее десятилетие в электроэнергетике непрерывно расширяется использование микропроцессорной, вычислительной техники, компьютеров и т.д., происходит их миниатюризация при понижении уровней рабочих напряжений, полезных сигналов. Все активнее используется электронная аппаратура в системах релейной защиты, режимной и противоаварийной автоматики электроустановок высокого напряжения. Однако электронная аппаратура, как правило, весьма чувствительна к помехам, появляющимся во вторичных цепях подстанций, источниками которых являются коммутации выключателей и разъединителей высокого напряжения, удары молний, а также большие токи замыкания на землю.
В связи с указанными обстоятельствами появилась необходимость решения сложной задачи электромагнитного сосуществования электронных и электротехнических систем. Таким образом, появилось новое актуальное научно-техническое направление – обеспечение электромагнитной совместимости электронных систем. При этом, надежная работа электронной аппаратуры является актуальной частью проблемы обеспечения электромагнитной совместимости электрооборудования. Ее значение непрерывно возрастает в связи с развитием новых технологий, приведших к широкому распространению полупроводниковых, микроэлектронных и микропроцессорных систем автоматического управления во всех сферах человеческой деятельности, включая электроэнергетику.
В работе использованы труды известных ученых: В.Г. Гольдштейна, А.П. Долина, Е.С. Колечицкого, Э. Хабигера, А.Й. Шваба, Д.М. Шевеля и др.